人工智能技術賦能高等教育變革研究

丁紫鉞 胡縱宇

摘要：人工智能技術對教育特別是高等教育的影響在持續深化，高等教育發展既迎來了創新機遇期，也進入了改革深水區。綜述國內外利用人工智能技術對高等教育進行的變革，分析變革產生的原因，并給出相應啟示，從政策引領、頂層設計、高校轉型、師生轉變幾個方面探討如何應對未來高等教育變革。

關鍵詞：人工智能;高等教育;教育變革

DOI：10.11907/rjdk.191858

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2019）012-0014-05

0引言

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）技術在教育領域的應用引發全球范圍的討論。長期以來，技術發展與教育呈現出“兩張皮”樣態，但人工智能不是單一層面的技術模式，還將成為現代社會的新型生活方式。由互聯網社會向智慧社會的轉型對高等教育提出了進行全面改革和不斷創新的新要求。正如中國教育學會副會長朱永新所說：“未來不是我們要去的地方，而是我們正在創造的地方”。

1“人工智能+教育”研究進展

1.1“AI+教育”概念界定

人工智能又分為強人工智能（bottom-up AI）與弱人工智能（top-down AI），前者認為有可能制造出真正能推理和解決問題的智能機器，且這樣的機器將被認為是有知覺和自我意識的;后者的觀點則與之相反。本研究對強人工智能不予討論。

有研究者提出，基于通用人工智能（Artificial generalintelligence，簡稱AGI）視角，國內學術界存在學術用語不規范的現象，表現為對“人工智能教育”與“教育人工智能”的誤解。前者主要討論在人工智能技術手段的基礎上，教育界將會發生的變革、影響，或是利用此技術手段開發的新型課程或教育系統，平臺等;后者則針對人工智能技術本身，主要研究如何使得機器具有類人思維，這也是AI-詞的使用初衷。本研究所作的綜述圍繞“人工智能教育”展開，同時也在弱人工智能研究范圍內。

1.2“AI+高等教育”研究進展

利用可視化分析軟件對國內外研究現狀進行宏觀分析，選取的數據庫分別是Web ofScience核心合集和cNKI數據庫，文件類型為Article，檢索式分別為“Ts=（ArtificialIntelligence AND higher education）”，以及“人工智能高等教育”，時間節點設置為2000-2019年。

1.2.1國外研究熱點

利用Web of Science核心合集（sSCI-EXPANDED），以“TS=（Artificial Intelligence AND higher education）”為檢索式，文章類型為Article搜索，共計檢索到文件數據量為40條，年度發文量如圖1所示。

圖1表明，該領域的年度發文量不斷變化，在2008年之前呈空白，此后不斷出現相應研究，但并未呈現出明顯的線性增長趨勢，而是處于不斷變化中。

1.2.2國內研究熱點

選取CNKI數據庫，對國內研究現狀進行宏觀分析，檢索式為“人工智能高等教育”，得到中文文獻數量187篇，人工精選文獻47篇。

圖2顯示出檢索結果中大部分文章的主題詞分布，其中以“人工智能”“高等教育”為關鍵詞的文章較多，其余在可視化圖中可被讀出，反映出國內目前的研究領域主要集中于高等教育變革內涵。

1.2.3研究動態綜述

通過梳理國內外“人工智能與高等教育”的研究熱點發現，將高等教育與智慧技術相結合已是大勢所趨。

（1）國外研究進展綜述。國外相關領域的研究主要圍繞與人工智能技術的交叉領域進行，并結合人類想象力、情緒感知理論、電子學習等展開討論。

在教育過程中，有許多人類想象力與自動交3Eq-程相結合的實例。芬蘭技術研究中心的研究者表示，Fab實驗室設備將會用于創建教育環境，并對STEM學習產生積極影響。在正規教育之外，創客空間與黑客空間也將利用相關機器和平臺開發原型實現學習;對于羅馬尼亞高等教育而言，依賴于人工智能技術發展，使用類似iPhone Siri的虛擬助手幫助學習是下一步發展與研究方向之一;美國與德國研究人員組成的研究團隊指出，一個聰明的軟件導師應當注重激勵和勸導學生，利用人工智能和學習科學的技巧幫助學生學習，并認為禮貌效應可能對有需要的學生有益。

全球教育行業正在經歷一場重大變革，因而迫切需要改進教學觀和學習觀以推動全球經濟增長，數字學習和終身學習將成為新的教學范式，電子學習（Distance eTeach-ing and eLearning，DTL）正在崛起，并將助力高等教育發展;聯合國大學和英國約克大學的研究者指出，高等教育和繼續教育的提供者正面臨支持互動的挑戰，越來越多具有可訪問性偏好的學生同時使用電子學習的內容和服務，通過分析和報告用戶與學習對象之間的互動偏好，實現個性化學習，滿足電子學習用戶需求。

利用人工智能與不確定性建模技術開發出的學習管理系統（LMS）可以有效支持高等教育機構研發在線學習模式，挖掘LMS用戶數據，揭示微觀演變層面的宏觀分析水平;葡萄牙和加拿大的研究學者表明，隨著論證分析和論證圖在人工智能中的進一步發展，建議應用人工智能和論證理論教育;智能信息訪問系統將用于教師評估，研究結果表明在可靠的信息來源整合中，雙語和概念的選擇性注釋是大多數教師所具備的特征，并且考慮將其納入教學中;在人工智能背景下，增強型貝葉斯模型能夠獲得課程評估，以推斷學生學習風格，并提高數據預測精確度。

（2）國內研究進展綜述。國內相關學者在不同層面對利用人工智能技術引起的高等教育變革，給出了兼具寬度和深度的思考。

在對綱要性文件的解讀中，有學者對新媒體聯盟《地平線報告》進行了解讀，預測了未來5年內可能影響全球高等教育變革的主要趨勢，認為未來應當積極面對提高數字素養、適應未來工作、推進數字公平、重視教育者角色等。

教育角色在智能時代中不斷衍進。施教者既面臨危機，也面臨機遇。高等教育體系下，高校教師應當重新定位教師角色，尋找其不可替代性，同時充分發揮技術應有的功效，讓教師和學生在互動中收獲成長;教師不僅要教學，更要成為教育的建筑師、指導者和促進者以及評估專家，這也標志著傳統教學向虛擬教學轉變;教師作為教育者的核心組成和人員數量也將發生變化，由傳統單個教師發展為教學團隊，主要由教師、人工智能專業人才和企業人才組成，教學內容也要改革為智能個性化教育。受教者應順應時代潮流，在人才培養模式改革上做到去蕪存菁。根據人工智能人才戰略的國際背景與目前面臨的機遇、挑戰，應當著重發展3種人才：基礎研究人才、技術研發人才和應用實踐人才。其中，基礎研究型人才是人工智能發展的核心;技術研發型人才是推動人工智能發展的中堅力量;應用實踐型人才則是人工智能實施和實踐的根本基礎。三者互相協同，共同構建了人工智能人才培養體系。在這種背景下，本科教育需更加重視學科知識以外的職業能力和相關專業的人工智能技術應用能力培養，培養學生與機器智能錯位競爭和協同合作的能力，培養掌握人工智能技術的復合型人才;人工智能在新工科建設中占據著主要地位，未來應推動工科人才培養向智能化、類人化、自動化和網絡智能目標轉變;在人工智能技術發展背景下，我國職業院校要不斷探索符合市場規律和人才培養規律的新教育模式，推動我國職業院校人才培養向縱深發展。面對以人工智能和共享經濟為代表的新技術和新經濟形態，提出“科研、教育、政府、行業、企業”五方協同的職業教育發展新模式。

人工智能技術對高等教育的變革內涵，有學者給出了前沿性思考。高等教育理念將逐漸向個性化、多樣化方向發展，人工智能在促進新學科專業形成的同時，對傳統學科專業進行新的布局和調整，學科間的界限將逐漸模糊，并被重新審視。科研是高校的職責之一，人工智能技術能夠根據科研工作者的研究領域及興趣提供最新的國內外研究動態;高等教育的管理體制結構將會改變，高等教育實施機構的減少主要表現為技術類和職業類高等教育機構將逐步退出教育舞臺，未來將更加注重公平與效率，輔助教師管理班級，為學校正確引導學生提供現實依據;以目前人工智能發展看，高等教育變革處在一定范圍內。有研究認為，一方面價值觀、同情心、敬畏心等的培養，正是傳統高等教育不可或缺的教育內容之一，也是目前人工智能教育無法達到的，另一方面邏輯思維與批判性思維訓練嚴重依賴于傳統的教學環境和教師。最重要的一點是，人工智能技術難以做到啟發人性的美好。

總之，國內外學者已經關注到人工智能技術對高等教育產生的變革，勾勒出高等教育改革發展的趨勢，分析了相應的政策文件，充分認可了人工智能技術為改革帶來的便利性與創新性，但已有研究還有進一步拓展的空間：技術浮于表面，與教育改革呈現“兩張皮”樣態，缺乏關于頂層設計的思考，因此本研究將站在頂層設計的高度，從整體思考利用人工智能技術對高等教育的變革問題。

2人工智能技術對高等教育的變革

人工智能技術即將給高等教育內涵帶來改變，本文從以下幾個方面加以闡述：大學目的變革、教育體制變革、班級制變革、授課制變革、教師觀變革。

2.1大學目的變革

“優等生是最熟練的煉金術士”，灌輸式教育培養體制下的優等生通過題海戰術，熟練掌握各門學科考題的應對方法，成為教師與學校的重點培養對象。人工智能與教育結合，會將敝屣變珠玉，高等教育的目的由此發生改變。在該領域，學生能夠自主選擇感興趣的學習內容、學習方式，知識體量以肉眼可見的速度更新，弱化因知識陳舊造成的斷裂。蒲戈光認為：“人工智能環境下未來教育是要培養學生創造知識和破壞知識的能力。大學教育應該如何接受未來的挑戰？培養什么樣的人是首要問題。顯然，需要培養研究型人才、設計型人才，同時人文科學將會強勢回歸。”人文學科的回歸必然會給信使教育帶來很多創新處，因其始終以創造知識為己任。文化的作用，正像蘇轍在《和子瞻鳳翔八觀八首其一石鼓》中所指出的那樣：“以為無用百無直，以為有用萬物祖”。

2.2教育體制變革

以美國奇點大學為例。奇點大學（Singularity Universi-ty，簡稱SU）位于美國加州的心臟地區，由Google公司和美國宇航局（NASA）聯合創辦，致力于培養卓越的未來科學家和社會精英。錄取人數非常少，且學制相對常規院校而言相當短暫，表1列舉了奇點大學2019年即將開設的在線課程。

表1中的“指數級知識”可簡單理解為本世紀科技革命所產生的“知識爆炸”，包括人工智能、生物技術和生物信息學、計算機網絡、能源、醫學和神經科學、天文學等領域的快速發展。奇點大學為學習者提供最前沿的學習資料與技術手段、最頂尖的講師與技術專家、最優秀的共同學習團隊伙伴，這里匯集了全球最聰明的腦袋。除表1展示的僅僅一個月的課程外，這里培訓最少的僅用3天時間即可完成，但其所達到的效果卻不比傳統大學教育差。在這種技術革命的沖擊之下，奇點大學很好地完成了施教者與受教者的身份轉變，它自由的學術氛圍、靈活的學習時間、高端的課程講解、不同的教育制度為學習者帶來全新體驗，使其成為全球優秀人才的天堂。因而必須反思，傳統高等教育能否如同奇點大學一般對接社會？21世紀是能人的時代，高等教育變革的春天到了。

2.3班級制變革

斯坦福大學（Leland Stanford Junior University）提出“開環式大學”的概念是很好的范例，即學生可以選擇人生中的任意一個六年完成學業，中間可以自由出入。可以想象，未來與我們坐在一起學習的，不再僅是同齡人，更有中年甚至是老年人，大家集思廣益、暢所欲言，不同年齡層次、社會階層的人才在這里匯集，班級將會更加充滿活力，年長者也更能找到存在感和被需要感，大家聚在一起進行“頭腦風暴”，課堂將呈現出另一番生機盎然。

2.4授課制變革

尤瓦爾·赫拉利在《未來簡史》中寫道：“知識如果不能改變行為，就沒有用處。但知識一旦改變了行為，本身就立刻失去意義。”因而，知識必須是時常更新的。必須直面的問題是：施教者將以怎樣的方式傳授知識？“未來教育中心”的構想將會是很好的答案，即利用人工智能技術手段，分析學生的潛能、天賦、興趣點、學習偏好等信息，設計出個性化的課程。人工智能技術的出現將在很大程度上改善這一困境，學生上學不用再背著厚厚的書本，可以隨時隨地接觸新知識，形成“終身學習”的習慣。

2.5教師身份變革

教師必須不斷更新知識系統，豐富文化內涵，才有底氣面對技術革命引發的相關變革;教師不再是課堂的主導者，而是變成學生學習的指導者與引領者，是學生身心發展過程中的陪伴者，學生自學能力提升的同時，教師也會有更多時間關注學生品德發展、能力培養、創新意識等，減少由教師資源有限帶來的對學生關注度下降的問題，使每一位學生都能感受到來自教師的關心與指導;教師可以有充足的時間，關注學生的個體成長，做好德育工作，不僅幫助學生“學會學習”，更幫助其“學會做人”，實然意義上實現“五育”的全面發展。

3歸因分析與啟示

3.1歸因

“要想得到一塊濕地，不能只是灌人大量的水就指望萬事大吉了，你所面對的是一個已經經歷了千萬年的系統。僅僅開列一份豐富多彩的物種清單也是不夠的，你還必須有組合指南”。高等教育變革也是如此，目前進入改革深水區，艱難推進的原因如下：

（1）關于人工智能，近年來研究熱度持續增長，但與高等教育相結合的研究較少。分析得出以下幾點原因：首先，人工智能技術發展速度很快，但高端技術與學習結合仍有待完善，并且，日常生活中學習者很少能夠接觸到相關技術與教育方式，絕大多數接受高等教育的學生仍然沿用傳統的學習方式;其次，學習者數量龐大，而教師群體數量難以滿足學生群體基數的要求，造成專業定制化的學習實施起來很困難;再次，人工智能技術與學習方式目前仍不滿足普及化與大眾化的特點，顯然是精英階層的學習消費品，普通家庭難以支持昂貴的學習費用，政府也沒有頒布相應的補貼政策，高等教育方式與制度的徹底改變仍充滿不確定性。

（2）以人工智能為主的學科知識的增長與革新主要集中在理科與工科，人文社會學科較少涉及。相對而言，理工科的學科體系較為嚴苛，有比較完備的知識體系、研究手段、研究對象等，具有很強的客觀性;相比之下，人文學科發展的主觀因素較多，而目前的技術仍然難以完全替代人類的主體創造性，技術的發展與進步需要更多時間與實踐。

（3）創客教育、MOOC、松鼠AI等新型教育平臺不斷出現，但與高等教育的結合出現“兩張皮”現象。教育平臺的出現只在一定程度上變革著傳統教育，但人工智能技術與高等教育的融合缺乏頂層設計，須打破“馬其諾防線”式的陷阱，開發出人工智能技術與高等教育深度融合的系統工程。

3.2啟示

（1）政策引領。目前，我國已經出臺了相應的政策文件，包括《“互聯網+”三年行動實施方案》《高等學校人工智能創新行動計劃》《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》等，高屋建瓴地指出我國應積極順應時代潮流，建設高等教育事業的決心和規劃。目前，國家已制定出10年內發展目標、重點建設任務、相應政策措施，力求不斷推進人工智能技術對高等教育的深化變革，政府支持與政策傾斜雙重保障，推動我國教育事業不斷發展。

（2）頂層設計。政策文件指出，要不斷促進智能教育發展，推動教學資源的精準投放與學習型社會的不斷建成，使人工智能學科走向成熟。可以看出，作為單一學科模式和知識類型的人工智能發展大步邁進，但在利用人工智能技術造福高等教育，甚至教育體系整體事業的發展上，目前仍缺乏頂層設計。技術的發展具有前瞻性，但教育事業的改革牽一發而動全身因而表現出的過渡與滯后需引起注意，建構出適應我國國情與社會發展現狀的教育變革設計方案，將在未來較長時間內引領教育發展方向，既是教育改革的“強心劑”，又是教育工作者的“救心丸”。

（3）高校轉型。高等學府應當成立相應的研究機構，或設置相關專業以適應變化。此次技術革命順利推動了許多新型教育機構的產生，許多從事教育事業的人選擇創業。教育事業是全人類的事業，對于人口基數大的國家而言，高校才是培育人才的最佳場所，教育機構只能起到畫龍點睛的作用，因而高等學府應當站出來，重振大學之風，樹立核心地位，引領國民教育走向新臺階，將新型教育成果惠及全人類。

（4）師生轉變。師生應快速適應此次轉變，施教者與受教者，要能在主觀上意識到此次智能革命對教育事業的沖擊，主動調整教學方式、教學內容、教學手段、教學目標，學生也應不斷調整自身學習狀態，找到適合自己的學習方式與學習內容。此外，教師身份必將轉變，將會由學習行為的主導者變成陪伴者和引領者，應更多關注學生德育、體育、美育、動手能力發展，促進學生成長向全方位、深層次、寬領域的目標前進。

4結語

雷·庫茲韋爾在《奇點臨近》中指出，加速回歸定率的另一個內涵是教育和學習的指數增長。該定律一針見血地指出了今后教育發展的方向和速度，部分國家已經踏上這輛變革的列車，需以積極的心態面對此次教育改革，期盼我國教育事業邁上新臺階。